Первопричина первозадачи (Решение изобретательских задач на уровне административного противоречия)

Начиная со школы мы привыкаем к тому, что условию задачи следует безоговорочно доверять. Если в условии сказано, что есть Л и б и надо найти Х, мы ищем этот X, считая, что А и Б достоверны и достаточны. В изобретательской практике это поло­жение не соблюдается. Более того, прилежное следование усло­виям необработанной изобретательской задачи может значитель­но усложнить получение ответа или даже сделать его невоз­можным.

Представьте, что перед вами обычная шахматная задача в три хода, которую вы решаете без труда. Но вот кто-то, прежде чем предложить ее вам, поставил на доску произвольно еще деся­ток фигур. Бывшая простенькая задача теперь невероятно услож­нилась, и решить ее стало практически невозможно.

Подобное часто случается в изобретательской практике. Но нельзя, да и не у кого требовать: «Поставьте правильно задачу, тогда я ее решу». Переформулирование задачи, освобождение ее от лишних фигур и есть первый творческий этап изобретателя. Правильно сформулированная задача уже сама дает ответ.

Как очистить производственную ситуацию от «лишних фигур»? Как преодолеть административное противоречие, порождающее неопределенность действий?

Помните, как победил Кощея Бессмертного сказочный Иван-царевич? Вначале он попал в непроходимые лесные дебри, среди которых обнаружил огромный дуб. Затем на этом дубе был найден сундук. Когда он разбился, из него выскочил заяц. Поверженный заяц превратился в утку, которая, будучи сбитой, выронила яйцо. Так Иван-царевич, все более упрощая ситуацию, выходил к своей мини-задаче. И вот в его руках добытая из яйца игла, не­сущая смерть Кощея. Переломить иглу надвое не составило труда.

Как видим, и в сказке не сразу дело делается. Трудная за­дача по борьбе с Кощеем постепенно упрощалась, становилась более доступной и легко выполнимой.

Подобное происходит и с изобретательской задачей. Ее нуж­но также постепенно «раздевать», снимая слой за слоем, пока она не превратится в мини-задачу с четким противоречием -иглой, которая уже не потребует больших усилий для своего переламывания. Это и есть начальный этап в технологии изобре тательства. Познакомимся с этим этапом поближе.

Основной принцип преодоления административного противоре­чия сформулировал еще в прошлом веке незабвенный Козьма Прутков: «Отыщи всему начало, и ты многое поймешь!» Послу­шаемся его совета.

О днажды фирма «Сименс и Шуккерт» попросила у П. Л. Ка­пицы консультацию, чтобы выяснить, почему не работает электро­двигатель очень важной машины. Сумма гонорара была назначена солидная — 10 тыс. марок. Капица осмотрел машину, потом взял молоток и ударил по коренному подшипнику,— двигатель зара­ботал. Фирме стало обидно платить деньги, и она попросила ученого составить нечто вроде письменной калькуляции. Он со­ставил: «Один удар молотком — 1 марка, 9999 марок за то, что знал, куда ударить».

В чем главная заслуга Капицы? Он увидел причину — несо­осность подшипников, и достаточно было одного удара молотком, чтобы устранить эту причину.

Очень часто в изобретательской практике поиск места «уда­ра» и составляет главную заботу изобретателя. За примером далеко ходить не надо.

В одной заводской котельной в январскую стужу резко снизи­лось производство пара, идущего на технологические нужды. Телефон ла столе начальника цеха надрывался от тревожных звон­ков. А в это время сам начальник вместе с кочегарами бил ку­валдой по стенке угольного бункера, пытаясь разбить смерз­шуюся глыбу угля, которая зависла и перекрыла все выходное от­верстие.

Такое было уже не раз, но, в отличие от случая с П. Л. Капи­цей, здесь не знали, куда бить, чтобы восстановить работоспособ­ность системы, т. е. подачу угля из бункера. Еще ранее были испытаны мощные вибраторы, прикрепленные к стенке бункера. Здание небольшой котельной ходило ходуном, но уголь в бункере по-прежнему оставался мерзлым монолитом.

Изучили патентную литературу. Изобретатели предлагали сот­ни хитроумных приспособлений для раскалывания в бункере смерзшегося угля: от огромной механической клюки, которая вращалась бы внутри бункера, вороша уголь, и кончая лазерной пушкой. Но затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию таких устройств превышали стоимость самой котельной...

Что же делать? Устанавливать самоходную кувалду помощ­нее (такие изобретения уже есть) или уж сразу сверхробота с суперкомпьютером и с двумя кувалдами? А может быть, вер­нуться к истокам задачи? И найти место, время и элементы, которые участвуют в возникновении причины нарушения сыпу­чести угля?

Проследим технологическую цепочку прохождения угля. На открытом складе экскаватор загружает углем самосвал. Здесь проблемы нет — уголь хотя и промерзший, но сыпучий. Вот самосвал привез уголь и выгрузил его в бункер. При выгрузке уголь тоже, хорошо сыпался, и не было больших глыб. А вот на выходе из бункера появляются смерзшиеся глыбы. Откуда они взялись? Что нарушилось? Проанализируем, какой элемент мог этому способствовать. Таким элементом оказался теплый воздух котельной, который через выходное отверстие проникает вглубь бункера, где охлаждается, и имеющаяся в нем влага конденси­руется на поверхности угля. Замерзая, эта влага и смораживает частицы угля между собой. Итак, причина найдена. Что надо сделать?

Конструктивных решений может быть много, но согласно тре­бованиям идеальности лучшее то, при котором окружающий ко­тельную холодный воздух сам будет препятствовать поступлению теплого воздуха котельной в бункер. Для этого достаточно поста­вить вентилятор, который будет закачивать в бункер холодный воздух и вытеснять оттуда теплый. Оттайка угля прекратится и сохранится его сыпучесть. К сожалению, мы очень часто начинаем изменять техническую систему там, где идут последствия, а не там, где возникает при­чина. Отсутствие системного мышления, о котором мы говорили ранее, наказывается непроизводительными затратами, а порой лишними ненужными работами.

В механосборочном цехе одного из крупных предприятий был объявлен конкурс. Требовалось выдать из контейнера и ориенти­рованно подать в штамп мелкие детали сложной формы. Было ис­пытано много устройств, но все они оказались неэффективными или ненадежными. Творческий коллектив конструкторов работал день и ночь. Но когда проанализировали задачу в прошлом и бу­дущем системы, то оказалось, что решать-то ее не надо.

Дело в том, что впереди по технологической цепочке эти детали при гальванизации уже ориентировались, нанизываясь на стержень перед опусканием в ванну. Потребовалось только схо­дить в соседний цех и попросить, чтобы детали после гальвано­обработки не снимали со стержней, а укладывали в контейнер вместе с ними. Задача решилась не решаясь!

А теперь иная ситуация. При скармливании скоту различных трав, посеянных и выращенных на заливных лугах, необходимо смешивать их в определенных пропорциях. С этой целью были разработаны и испытаны несколько типов машин. Какую машину предложите вы? Или по крайней мере какой принцип положите в ее основу?

Не спешите. Отложите на минуту книгу и подумайте над вашей конструкцией.

В свое время эта задача была предложена читателям об­ластной иркутской газеты. В десятках писем содержались идеи самых фантастических машин. Это был фонтан конструкторских идей — захваты, транспортеры, дозаторы и даже роботы с вилами наперевес. И все они, подгоняемые ЭВМ, старательно перемеши­вали одну кучу травы с другой. А что у вас?

Давайте подумаем, когда и где первоначально возникла за­дача по смешиванию трав? Разве в зимние месяцы? Нет. Задача возникла раньше, еще осенью, как только привезли траву на фер­му. А может быть, еще раньше? Действительно, как только мы скосили траву, сразу же появилась необходимость перемешать ее с другой травой. А если быть еще более смелым? То есть как только трава начинает расти, она уже должна быть перемешана в нужных пропорциях!

Вот мы и вышли на место и время возникновения задачи. Но там никакой технической системы нет. Вот и хорошо, мы теперь не будем гадать — какой элемент должен быть идеальным. Им должна быть трава! Итак, трава сама еще на поле смешивается в нужных пропорциях. Как это сделать?

Перед нами теперь совершенно новая задача, и свое внимание перенесем в поле, где растут травы. Мы видим, как там работает сенокосилка и как в ее бункер по очереди попадает то люцерна, то клевер... Необычная, невозможная ситуация, подумаете вы. А все-таки, как достичь такого? Выход один — травы нужно засеять полосами — 10м люцерны, 10 м клевера и т. д. Тогда при скашивании поперек этих полос в бункер сенокосилки будут попадать травы уже перемешанные и не нужно никакой машины. Это решение признано изобретением и уже внедрено. Осуществляя этот способ, придется только учитывать физиологическую совме­стимость выращиваемых растений.

Как видите, решение нашлось после того, как было обнаружено начало задачи. Хочется особо отметить, что чем дальше от перво­причины пытаются решать проблему, тем более сложным и энерго­емким получается решение.

Иногда, делая причинно-следственный анализ производствен­ной ситуации, в поисках первопричины приходится уходить в да­лекую надсистему, где мы не властны что-либо изменить. Часто это тот случай, когда выявленное административное противоречие порождено неразрешенным административным противоречием надсистемы. Но и в этом случае, чем дальше от последствий вы уйдете в сторону первопричины, тем легче, надежней и с меньшими затратами решится проблема в вашей системе.

Нужно отметить одну особенность. Неразрешенное админи­стративное противоречие, как правило, сопровождается массой измерительных задач. Можно смело утверждать, что там, где есть измерительные и контрольные устройства, там нерешенная «изменительная» задача в подсистеме или в надсистеме. Действи­тельно, все контрольные приборы нужны, чтобы контролировать величину вредных последствий где-то нерешенной или плохо решенной первозадачи. Поэтому, если встречается какая-либо задача на измерение, нужно попытаться найти причину ее появ­ления и устранить ее в том месте, где она возникла. Другими словами, надо измерительную задачу попытаться перевести в «изменительную», чтобы отпала нужда в каких-либо измерениях.

Подведем итоги. Разрешение административного противоречия осуществляется проведением причинно-следственного анализа по технологической цепочке производственного процесса.

Поиск причины в прошлом считается завершенным, если уда­лось обнаружить тот единственный элемент, который порождает всю цепочку вредных последствий. Этот же элемент можно попы­таться разложить на его составные части, вплоть до молекуляр­ного уровня, на котором зарождается первопричина первозадачи. В этом случае мы сразу выходим на физическое противоречие, и решение становится очевидным. Анализ последствий в будущем ведется с целью проверки, не исчезает ли задача сама и действи­тельно ли последствия являются вредными. Следует заметить, что при анализе, двигаясь по технологической цепочке, можно на каждой операции сформулировать свою задачу и решить ее, но главной и основной будет та, которая расположена в районе первопричины. А сейчас для приобретения опыта попробуйте решить реаль­ные задачи, взятые из заводских темников. Попытайтесь выявить первопричину возникновения задачи, ее зону, имеющиеся в ней элементы, составить для них идеал и реализовать его.

3 а д а ч а № 34. К открытому накопительному бункеру подъез­жают самосвалы и выгружают в него руду. Со временем возле бункера образуется насыпь, которая мешает подъезжать самосва­лам. Был объявлен конкурс на лучшее предложение по механизи­рованной уборке насыпи. Что бы вы предложили?

3 а д а ч а № 35. б цехе имеется несколько ванн с кислотой для протравливания деталей. Над ваннами установлены квадратные вытяжные трубы, которые из-за коррозии быстро выходят из строя. Порой проходит 2—3 недели, и уже требуется их замена. В цехе таких установок много, поэтому потребность в ремонте и изго­товлении вентиляционных труб большая. С этой целью была орга­низована специальная бригада. Для работы ей нужно простое уни­версальное устройство для гибки вентиляционных труб различных размеров. Как помочь бригаде?

3 а д а ч а № 36. При лазерной резке металлических труб кап­ли расплавленного металла попадают на внутреннюю поверхность трубы и прилипают к ней. Предложите устройство для зачистки труб от пристывших капель.